จากข้อมูลที่เกี่ยวข้อง หุ้นรถไฟจำนวนมากทั่วโลกประสบปัญหาจากการลอกดอกยางระหว่างการดำเนินงานการลอกดอกยางของการสึกหรอผิดปกติของดอกยางในอุตสาหกรรมรถไฟในหลายประเทศทั่วโลกถือเป็นปัญหาร้ายแรงและสถานการณ์เริ่มรุนแรงขึ้นเรื่อยๆดอกยางสึกหรอผิดปกติไม่เพียงแต่เพิ่มค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานและบำรุงรักษาเท่านั้น แต่ยังส่งผลโดยตรงต่อความปลอดภัยของยานพาหนะในระดับหนึ่งอีกด้วย

ปัญหาการลอกดอกยางล้อรถไฟสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท ได้แก่ การปอกเมื่อยล้าแบบสัมผัส การปอกเบรก และการปอกแบบครูดการลอกเบรกเกิดขึ้นเฉพาะภายใต้สภาวะการเบรกของดอกยางเท่านั้น สาเหตุก็คือ สภาพการเบรกที่ไม่ดีทำให้เกิดรอยแตกจากความร้อนบนผิวดอกยางที่เกิดจากการลอกของรอยถลอกในการเบรกของดอกยาง อาจเกิดสภาวะการเบรกที่ไม่ใช่ของดอกยาง สาเหตุก็คือ การเลื่อนหรือกลิ้งไปมาระหว่าง ล้อและรางนำไปสู่พื้นผิวดอกยางล้อที่ผลิตโดยมาร์เทนไซต์ที่เกิดจากการลอกของปัญหาทั้งสองประเภทสามารถบรรเทาลงได้จากการปรับปรุงการเบรกของยานพาหนะและการใช้งานสภาพการทำงานบทความนี้ส่วนใหญ่มาจากมุมมองของบทความนี้สำรวจและวิเคราะห์ปรากฏการณ์การลอกเมื่อยล้าของการสัมผัสของพื้นผิวดอกยางจากมุมมองของวัสดุ

• การวิเคราะห์สาเหตุ

โหมดการทำงานของชุดล้อหลักคือการเคลื่อนไหวเหมือนกลิ้งบนราง (จริงๆ แล้วเป็นการคืบคลานและสไลด์)ล้อผ่านพื้นที่สัมผัสรางล้อขนาดเล็กมากของโหลดยานพาหนะที่ถ่ายโอนไปยังราง มักจะทำให้โหลดในท้องถิ่นเกินขีดจำกัดความยืดหยุ่นของวัสดุล้อหรือราง พื้นผิวสัมผัสรางล้อในความเค้นอัดสัมผัสหลังจากทำซ้ำในระยะยาว การดำเนินการ มันจะทำให้เกิดพื้นผิวสัมผัสเนื่องจากความเมื่อยล้าความเสียหายต่อพื้นที่ของการปอกโลหะชิ้นเล็ก ๆ ปรากฏการณ์ความเสียหายเมื่อยล้านี้เรียกว่าความเมื่อยล้าสัมผัสความเหนื่อยล้าจากการสัมผัสและความเมื่อยล้าทั่วไปเป็นรอยแตกเมื่อยล้าเหมือนกันและการขยายตัวของรอยแตกเมื่อยล้าในสองขั้นตอนความเหนื่อยล้าจากการสัมผัสเป็นเวลานานถือเป็นกลไกความล้มเหลวหลักของพื้นผิวสัมผัสที่อยู่ภายใต้การโหลดแบบวน

ความเสียหายจากการสัมผัสกับความเมื่อยล้าในรูปแบบของการปอกแบบบ่อ (pitting) การปอกแบบตื้นและการปอกแบบลึกมีสามประเภทในพื้นผิวสัมผัสที่ระดับความลึก 0.2 มม. ใต้หลุมที่มีลักษณะคล้ายเข็มหรือคล้ายฝีที่เรียกว่ารูพรุนความลึก 0.2 มม. ~ 0.4 มม. การปอกเปลือกสำหรับการปอกเปลือกตื้น ด้านล่างของบล็อกการปอกเปลือกการปอกเปลือกตื้นขนานกับพื้นผิวสัมผัสประมาณความลึกของการลอกลึกและความลึกของชั้นเสริมพื้นผิวนั้นเทียบเคียงได้ มีพื้นที่ขนาดใหญ่กว่าของชั้นพื้นผิวที่ถูกบดขยี้

ดอกยางพร้อมๆ กัน มีการลอกแบบ pockmarked, การลอกแบบตื้น และการลอกแบบลึก มีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อความล้าสัมผัสของดอกยางชุดล้อ เช่น ตัวล้อเอง การแข็งตัวของพื้นผิวดอกยาง ประเภทของดอกยางที่ใช้โดยล้อ ล้อ - พื้นผิวสัมผัสรางและสภาพการทำงานของยานพาหนะผู้เขียนเชื่อว่าโดยพื้นฐานแล้วการตัดสินใจเกี่ยวกับประสิทธิภาพความล้าหรือองค์ประกอบและโครงสร้างจุลภาคของวัสดุล้อนั้นเอง

• วัสดุล้อเมื่อสัมผัสกับความเมื่อยล้า

วัสดุล้อนั้นมีหลายแง่มุมที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพความเมื่อยล้าเมื่อสัมผัสของล้อ เช่น โครงสร้างองค์กรของวัสดุล้อ แอนไอโซโทรปีของวัสดุ และการรวมไว้ในวัสดุความซับซ้อนของโครงสร้างองค์กรของวัสดุนำไปสู่ปัจจัยองค์กรที่ซับซ้อนมากสำหรับผลกระทบของความล้าจากการสัมผัส ซึ่งทำให้นักวิจัยสำหรับโครงสร้างองค์กรของความเมื่อยล้าจากการสัมผัสของอิทธิพลของมุมมองก็แตกต่างกันมากเช่นกัน และไม่มี ความเข้าใจที่เป็นเอกภาพในหลาย ๆ ด้าน

วัสดุเหล็กและเหล็กกล้ามีเฟอร์ไรต์ที่ไม่ละลายน้ำ คุณสมบัติทางกลของเฟอร์ไรต์ที่อุณหภูมิห้องเกือบจะเหมือนกับเหล็กบริสุทธิ์ความต้านทานแรงดึงของมันคือ b สำหรับ 180 ~ 280Mpa, ความแข็งแรงของผลผลิต 0.2 สำหรับ 100 ~ 170MPa และความแข็งประมาณ 80HBSจะเห็นได้ว่าความแข็งแรงและความแข็งของเฟอร์ไรต์ไม่สูงนักในช่วงที่อ่อนแอในองค์กร เฟอร์ไรต์มีแนวโน้มที่จะกลายเป็นแหล่งที่มาของความเหนื่อยล้าภายใต้การกระทำของความเครียดที่แปรผันและนำไปสู่การเริ่มต้นของการแตกร้าว ดังนั้น เฟอร์ไรต์จึงส่งผลเสียต่ออายุการใช้งานของความเมื่อยล้าจากการสัมผัส และยิ่งเนื้อหาของเฟอร์ไรต์ใน การจัดระเบียบจะยิ่งส่งผลต่อความเหนื่อยล้าจากการสัมผัสมากขึ้น

เหล็กกล้าคาร์บอน คาร์บอนละลายใน - Fe ในสารละลายของแข็งคั่นระหว่างหน้าที่เรียกว่าออสเทนไนต์ โดยมีความแข็งออสเทนไนต์ทั่วไปอยู่ระหว่าง 170 ~ 220HBSสมบัติเชิงกลของออสเทนไนต์ รวมถึงคาร์บอนที่ละลายและขนาดเกรน ดังนั้นความเสถียรเชิงกลของออสเทนไนต์จะส่งผลต่อความทนทานขององค์กร และส่งผลต่ออายุการใช้งานของความล้าเมื่อสัมผัสของวัสดุในระหว่างการเปลี่ยนรูปเมื่อยล้า การเปลี่ยนแปลงเฟสออสเทนไนต์ที่เกิดจากความเครียดจะเกิดขึ้นในออสเทนไนต์ที่ตกค้าง ซึ่งสามารถยับยั้งการสร้างและการขยายตัวของรอยแตกเมื่อยล้าได้ออสเทนไนต์ที่ตกค้างจากเหล็กกล้า 18Cr2Ni4WA จากการวิจัยความล้าจากการสัมผัสแสดงให้เห็นว่าความเสถียรของออสเทนไนต์ที่ตกค้างนั้นอยู่ในระดับปานกลางเมื่ออายุความล้าจากการสัมผัสสูงสุดความเสถียรของออสเทนไนต์ที่ตกค้างสูงเกินไปจะทำให้มีความแข็งแกร่งไม่เพียงพอ และออสเทนไนท์ที่คงตัวต่ำเกินไปจะนำไปสู่ความเหนียวไม่เพียงพอแน่นอนว่าความเสถียรของออสเทนไนต์ที่ตกค้างนั้นแตกต่างกันไปตามวัสดุเกรดหนึ่งไปยังอีกเกรดหนึ่ง

ปริมาณคาร์บอนที่ละลายในคาร์บูเรเตอร์ในวัสดุเหล็กนั้นสูงมาก โดยมี ac ประมาณ 6.69% ส่งผลให้มีความแข็งสูง (950 ถึง 1,050 HV) แต่ความเป็นพลาสติกและความเหนียวเกือบเป็นศูนย์เนื่องจากเฟสเสริมแรงหลักในวัสดุเหล็ก คาร์บูไรซ์ในเหล็กและเฟสอื่นๆ อยู่ร่วมกันในลักษณะเป็นขุย ทรงกลม ตาข่าย และแผ่น ลักษณะทางสัณฐานวิทยาและการกระจายตัวของคุณสมบัติของเหล็กมีผลกระทบอย่างมากเช่น เมื่อมีการกระจายตัวของตาข่ายในวัสดุ ความเหนียวของวัสดุจะลดลง และคุณสมบัติทางกลจะแย่ลงอย่างมาก

คาร์บูไรต์จะสลายตัวภายใต้เงื่อนไขบางประการ เกิดเป็นคาร์บอนไร้กราไฟต์ และคาร์บอนอิสระจะถูกแปลงเป็นคาร์ไบด์อื่น ๆ ภายใต้เงื่อนไขบางประการผลกระทบของคาร์บอนอิสระและคาร์ไบด์ต่อความล้าจากการสัมผัสโดยส่วนใหญ่จะแสดงออกมาในพารามิเตอร์ทางกายภาพ (เช่น โมดูลัสความยืดหยุ่น ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัว ฯลฯ) ซึ่งแตกต่างจากเมทริกซ์ของวัสดุ ซึ่งจะทำลายความต่อเนื่องระหว่างสองเฟสกระบวนการเปลี่ยนรูปเมื่อยล้า คาร์ไบด์สามารถละลายกลับได้ แต่คาร์ไบด์ขนาดใหญ่มีผลเสียจากการสะสมความคลาดเคลื่อน ปลายของไบไนท์คาร์ไบด์ด้านบนนั้นง่ายต่อการสร้างความเข้มข้นของความเครียด ซึ่งเอื้อต่อการแตกหน่อนอกจากนี้ อุณหภูมิการละลายของแท่งคาร์ไบด์ยังสูงกว่าตัวโลหะผสมคาร์บูไรซิ่ง ซึ่งง่ายต่อการพักจนกลายเป็นคาร์ไบด์ที่ไม่ละลาย ซึ่งนำไปสู่การลดอายุการใช้งานความเมื่อยล้าของการสัมผัสการหมุนลงอย่างมาก

การเปลี่ยนแปลงออสเทนไนต์ยูเทคติกของเฟอร์ไรต์และคาร์บิวไรต์ที่เกิดขึ้นจากตัวยูเทคติกที่เรียกว่าเพิร์ลไลต์คุณสมบัติของเพิร์ลไลท์ระหว่างเฟอร์ไรต์และคาร์บูไรต์มีความเหนียวดีกว่าความต้านทานแรงดึง b คือ 750 ~ 900MPa ความแข็งคือ 180 ~ 280HBS การยืดตัวคือ 20 ~ 25% งานกระแทก AKU คือ 24 ~ 32Jคุณสมบัติทางกลระหว่างเฟอร์ไรต์และคาร์บูไรซ์ มีความแข็งแรงสูง ความแข็งปานกลาง เป็นพลาสติก และความเหนียวเป็นสิ่งที่ดีจากการวิจัยที่เกี่ยวข้อง ผลกระทบของเพิร์ลไลต์ต่ออายุความล้าของวัสดุไม่ได้เกิดขึ้นเพียงลำพัง แต่ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนความแข็งระหว่างเพิร์ลไลต์และเฟอร์ไรต์เมื่ออัตราส่วนความแข็งระหว่างเฟอร์ไรต์และเพิร์ลไลต์มีขนาดใหญ่ ความต่อเนื่องระหว่างทั้งสองเฟสจะต่ำ (ทำให้เกิดความแตกต่างของเฟส) และรอยแตกเมื่อยล้าจะเกิดขึ้นได้ง่ายที่ขอบเขตเฟอร์ไรต์/เพิร์ลไลต์ และควรขยายไปตามขอบเขตเฟอร์ไรต์/เพิร์ลไลต์เป็นพิเศษนอกจากนี้ ประสิทธิภาพความล้าของเหล็กแผ่นรีดร้อนที่มีการจัดเรียงเฟอร์ไรต์-เพิร์ลไลต์แบบหยาบนั้นไม่ดีนัก

การเจือปนที่ไม่ใช่โลหะในเหล็กมีผลกระทบอย่างมากต่อคุณสมบัติของเหล็ก รวมถึงการเปราะด้วยออกไซด์เชิงมุม และการเจือด้วยซิลิเกตต่ออายุการใช้งานของความล้าเมื่อสัมผัสที่เป็นอันตรายที่สุดเนื่องจากการรวมตัวที่ไม่ใช่โลหะเหล่านี้จะทำลายความต่อเนื่องของเมทริกซ์ วัสดุในพื้นที่โดยรอบของความเค้นดึงและความเค้นเฉือนมุมตั้งฉากของโซนอ่อนแอ ภายใต้การกระทำของการหมุนเวียนของภาระหนัก ความเค้นสัมผัสและความเค้นตกค้างของวัสดุที่ซ้อนทับบนแต่ละส่วน อื่นๆ เพื่อให้พลังงานยืดหยุ่นกระจุกตัวอยู่ในบริเวณของการรวมตัวของอโลหะเข้าไปในพลังงานการเปลี่ยนรูปเพื่อทำให้เกิดรอยแตกร้าว รอยแตกนี้จะถูกขยายออกไปในทิศทางของความเค้นเฉือนสูงสุดและทำให้เกิดการลอกของพื้นผิวในที่สุดรอยแตกร้าวจะขยายออกไปในทิศทางของแรงเฉือนสูงสุดและทำให้เกิดการลอกของพื้นผิวในที่สุด

ในฐานะที่เป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิตเหล็กชุดล้อ ในกระบวนการถลุงเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ที่จะนำองค์ประกอบยืนจำนวนเล็กน้อย (ซิลิคอน แมงกานีส ซัลเฟอร์ ฟอสฟอรัส) และสิ่งสกปรกบางอย่าง (สิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะและก๊าซบางชนิด เช่น ไนโตรเจน ไฮโดรเจน ออกซิเจน)สิ่งเหล่านี้มีผลกระทบต่อคุณภาพของเหล็กมากขึ้น บางส่วนเป็นองค์ประกอบที่เป็นประโยชน์ ในขณะที่บางชนิดกลับตรงกันข้ามนอกจากนี้ การบำบัดความร้อนด้วยสารเคมีของเหล็กยังมีบทบาทสำคัญในการเสริมสร้างและปกป้องพื้นผิวของชิ้นงาน เช่น การขัดผิวด้วยการยิง การทำให้เป็นคาร์บูไรซิ่ง ไนไตรดิ้ง ฯลฯ สามารถปรับปรุงความแข็งของชั้นผิวของชิ้นงาน ความต้านทานต่อการขัดถูได้อย่างมีประสิทธิภาพ และขีดจำกัดความเมื่อยล้า ฯลฯ แต่สิ่งสำคัญคือต้องเน้นวิธีการรักษาและข้อกำหนดทางเทคนิค

นักวิชาการส่วนใหญ่ในการศึกษาความเมื่อยล้าของการสัมผัสการกลิ้งของวัสดุล้อ โดยทั่วไปถือว่าวัสดุเป็นแบบไอโซโทรปิก แต่การศึกษาแสดงให้เห็นว่า เนื่องจากล้อบนแทร็กไม่ได้ทำการรีดอย่างแท้จริง ดังนั้นไม่ว่าทิศทางและตำแหน่งจะเป็นอย่างไร , ล้อรางเป็นแบบแอนไอโซทรอปิกแอนไอโซโทรปีของวัสดุล้อส่งผลต่อการวางแนวและตำแหน่งของชิ้นงานทดลอง และส่งผลต่อการวัดความแข็งแรงและพารามิเตอร์อื่นๆ ของวัสดุพารามิเตอร์ของวัสดุที่ได้รับจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อนำไปใช้กับการออกแบบความล้า

• บทสรุป

ความเสียหายจากความเมื่อยล้าจากการสัมผัสเป็นหนึ่งในโหมดความล้มเหลวที่สำคัญที่สุดของพื้นผิวสัมผัสของล้อและรางที่อยู่ภายใต้การโหลดแบบวนการเสนอมาตรการเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายจากความเหนื่อยล้าจำเป็นต้องมีความเข้าใจและความรู้เกี่ยวกับกลไกความล้มเหลวที่เกี่ยวข้องเป็นอย่างดีการวิจัยเกี่ยวกับกลไกของความเสียหายจากความล้าจากการสัมผัสนั้นค่อนข้างสมบูรณ์ แต่สภาพการใช้งานจริงของล้อนั้นแตกต่างกันมาก เป็นการยากที่จะใช้ทฤษฎีเพื่ออธิบาย

ปัจจัยที่ส่งผลต่อความเสียหายจากความล้าเมื่อสัมผัสของล้อส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่ตัววัสดุและสภาพภายนอกเป็นหลักในส่วนของวัสดุนั้น ให้เสริมสร้างการส่งเสริมเทคโนโลยีการถลุงสูญญากาศในอุตสาหกรรมโลหะ เพื่อหลีกเลี่ยงกระบวนการผลิตวัตถุดิบในล้อที่แทรกซึมของสิ่งสกปรกที่ไม่พึงประสงค์ (เช่น S, P, ออกไซด์, ไนไตรด์ ฯลฯ ) แต่ยังสามารถกำหนดเป้าหมายเพื่อเพิ่มองค์ประกอบที่เป็นประโยชน์บางอย่าง (เช่น Si, Mn, V เป็นต้น) ลดปริมาณคาร์บอนิกในวัสดุ อัตราส่วนความแข็งของเพิร์ลไลต์ - เฟอร์ไรต์ ฯลฯ เพื่อให้การควบคุมมีประสิทธิภาพภายใต้สมมติฐานของความสนใจต่อปัจจัยเหล่านี้ การใช้การขัดผิวล้อ การเติมคาร์บูไรซิ่ง ไนไตรด์และการใช้ความแข็งและความเหนียวที่เหมาะสมของวัสดุสามารถปรับปรุงอายุการใช้งานความเมื่อยล้าของล้อได้อย่างมีประสิทธิภาพ